燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組檢修的安全技術(shù)措施

唐錄山

(甘肅省電力投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730046)

0 引言

在水電開發(fā)建設(shè)中，燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組因具有效率高、投資少、建設(shè)工期短、移民和環(huán)境影響小等特點(diǎn)，在低水頭電站的開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。與其他類型機(jī)組比較，燈泡貫流式機(jī)組安裝布置方式和組成結(jié)構(gòu)不同，現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行維護(hù)和檢修工藝也有很大的差別。

目前，新建電站一般只配備少量維檢人員進(jìn)行日常設(shè)備維護(hù)和消缺，機(jī)組計(jì)劃性定期檢修則整體發(fā)包給專業(yè)檢修隊(duì)伍承擔(dān)。在機(jī)組檢修前，電站生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)人員如何盡快全面完善執(zhí)行好機(jī)組設(shè)備檢修的安全技術(shù)措施，是保證機(jī)組檢修工作安全順利進(jìn)行的前提，也是盡可能縮短檢修工期、減少電站棄水、提高生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的要求。

1 炳靈水電站及機(jī)組特點(diǎn)簡介

炳靈水電站位于甘肅省永靖縣與積石山縣交界處的黃河干流寺溝峽高山峽谷之中，為盡可能減少電站上游淹沒土地和移民，保證機(jī)組設(shè)計(jì)出力，在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)綜合考慮，整體下移了電站壩址，使其尾水與下游劉家峽水電站水庫回水銜接，首創(chuàng)利用庫尾建壩的設(shè)計(jì)理念。水電站處于高山峽谷中，廠房建筑物布置場地非常狹窄，在國內(nèi)首次采用將每個(gè)泄洪表孔流道修建于每個(gè)機(jī)組的設(shè)備運(yùn)行層房頂之上，即采用廠房頂溢流的方案。

炳靈水電站樞紐工程由溢流式河床廠房、廠房頂泄洪表孔、右岸泄洪底孔、排沙底孔、左右岸副壩等組成。壩頂全長153 m，壩頂高程1 751 m，最大壩高61 m，水庫正常蓄水位1 748 m，設(shè)計(jì)水頭16.1 m，安裝5臺單機(jī)功率48 MW的五葉片轉(zhuǎn)槳式燈泡貫流式機(jī)組。機(jī)組采用以管形殼為主要支撐的燈泡貫流式的2支點(diǎn)布置方式，即水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)共軸，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分的受力通過水導(dǎo)軸承傳遞至管形殼，發(fā)電機(jī)端轉(zhuǎn)動部分的受力通過組合軸承傳遞給管形殼，再傳至廠房基礎(chǔ)。機(jī)組檢修安裝時(shí)，燈泡頭和發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子等從發(fā)電機(jī)吊裝孔吊入，機(jī)組主軸、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等部件從水輪機(jī)檢修廊道吊入。

2 機(jī)組檢修安全技術(shù)措施

因燈泡貫流式機(jī)組安裝布置方式特殊，結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，導(dǎo)致現(xiàn)場檢修空間狹窄，立體交叉作業(yè)頻繁，拆裝工序復(fù)雜。為了保證檢修工作及時(shí)開工和安全進(jìn)行，按時(shí)圓滿完成檢修任務(wù)，在每次機(jī)組A級檢修時(shí)，電站生產(chǎn)運(yùn)行人員需嚴(yán)格遵照GB 26860—2011《電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分》，結(jié)合現(xiàn)場燈泡貫流式機(jī)組的實(shí)際特點(diǎn)執(zhí)行安全技術(shù)措施。

2.1 水輪機(jī)檢修

2.1.1 檢修前

燈泡貫流式機(jī)組的發(fā)電機(jī)整體處于水下密封的、外形酷似白熾燈燈泡的殼體內(nèi)，水輪機(jī)裝在“燈泡”的插口處。機(jī)組停運(yùn)開始檢修前，通過上游壩頂門機(jī)和下游尾水門機(jī)，分別沿壩面依次操作關(guān)閉流道進(jìn)水閘門和尾水閘門，將河流上下游與放置機(jī)組的流道可靠隔離。由于采用燈泡貫流式機(jī)組的都是大流量、低水頭電站，一般機(jī)組安裝數(shù)量較多，故應(yīng)在檢修機(jī)組關(guān)閉嚴(yán)密的進(jìn)水閘門和尾水閘門起落操作臺的醒目部位懸掛檢修標(biāo)示牌，同時(shí)在壩頂和尾水門機(jī)操作時(shí)防止誤動檢修機(jī)組進(jìn)、尾水閘門。

2.1.2 消壓排水工作

在確定檢修機(jī)組進(jìn)、尾水閘門下落嚴(yán)密后，即可進(jìn)行檢修機(jī)組流道的消壓排水工作。首先，應(yīng)檢查進(jìn)、尾水流道充水平壓閥門(也有電站采用進(jìn)、尾水閘門上設(shè)置充水平壓裝置)關(guān)閉嚴(yán)密并加綁掛檢修標(biāo)示牌。然后，逐漸開啟機(jī)組進(jìn)、尾水排水閥門排放流道積水至檢修集水井，由排水泵抽排至河道下游，并通過流道測壓管路的壓力值、檢修排水系統(tǒng)的抽排水量、抗壓蓋板放空氣閥吸氣狀況等，判斷檢修機(jī)組流道積水是否放空。在檢修單臺機(jī)組時(shí)，應(yīng)保持該機(jī)組流道排水閥全開，以便排放因閘門不嚴(yán)產(chǎn)生的滲漏流水量，避免流道積水。若有多臺機(jī)組檢修需要排空流道，則在進(jìn)行流道排水時(shí)應(yīng)關(guān)閉檢修機(jī)組流道排水閘門，防止排水竄入已開工檢修機(jī)組的流道內(nèi)。

2.1.3 泄壓放油工作

因燈泡貫流式機(jī)組采用壓縮空氣(壓油罐)儲能的壓力油系統(tǒng)，提供給接力器、受油器控制動力用油和調(diào)速保護(hù)裝置壓力用油，故在確認(rèn)檢修機(jī)組流道排空并對流道內(nèi)導(dǎo)、槳葉狀態(tài)試驗(yàn)完畢無需保持調(diào)速油壓后，可將檢修機(jī)組調(diào)速器壓力油系統(tǒng)排氣泄壓至零。關(guān)嚴(yán)檢修機(jī)組調(diào)速器壓油罐補(bǔ)氣總閥，做好與公用壓縮空氣(中壓)母管系統(tǒng)的隔離。將檢修機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)盤柜控制電源和主、備用壓油泵動力電源切電并掛牌。對檢修人員說明檢修機(jī)組調(diào)速器壓力油系統(tǒng)、接力器、受油器壓力油系統(tǒng)或有殘余油壓，在拆卸時(shí)要注意泄壓放油，并排至交通廊道漏油箱內(nèi)，以便回收。

2.1.4 流道積水放空后

確認(rèn)檢修機(jī)組流道積水放空后，退出檢修機(jī)組主軸空氣圍帶密封，停用檢修機(jī)組氣力制動和主軸密封用氣，關(guān)閉檢修機(jī)組氣力制動和密封供氣總閥，做好與公用壓縮空氣(低壓)母管系統(tǒng)的隔離工作。

2.2 發(fā)電機(jī)檢修

2.2.1 出口戶內(nèi)箱式固定開關(guān)

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)功率相對較小，一般電站裝機(jī)數(shù)量相對較多。為了減少設(shè)備投資、優(yōu)化設(shè)備性價(jià)配置，同時(shí)提高運(yùn)行方式的靈活可靠性，當(dāng)前新建燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組出線大都采用“2機(jī)配1主變”的擴(kuò)大單元接線方式。

炳靈水電站5臺發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)采用戶內(nèi)箱式固定開關(guān)配合1個(gè)隔離刀閘，通過擴(kuò)大單元母線與主變低壓側(cè)相連接。因此，應(yīng)斷開檢修機(jī)組出口斷路器，拉開檢修機(jī)組出口隔離刀閘(若機(jī)組出口開關(guān)采用移動式手車開關(guān)，則只需斷開手車開關(guān)并拉至檢修位置即可)，斷開檢修機(jī)組出口斷路器合閘、控制電源，拉開檢修機(jī)組發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地刀閘；將檢修機(jī)組發(fā)電機(jī)出口供測量、保護(hù)、勵磁及調(diào)速同期裝置用的電壓互感器插件或刀閘拉至檢修位置并斷開其二次側(cè)開關(guān)；最后合上檢修機(jī)組發(fā)電機(jī)側(cè)出口接地刀閘，并在斷路器或刀閘操作把手上掛檢修安全標(biāo)示牌。

2.2.2 出口自并勵勵磁方式

當(dāng)前，新投產(chǎn)電站水輪發(fā)電機(jī)組普遍配置發(fā)電機(jī)出口自并勵勵磁方式，故應(yīng)檢查斷開檢修機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路滅磁開關(guān)，拉開勵磁功率柜交、直流隔離刀閘，斷開供給機(jī)組勵磁系統(tǒng)直流起勵電源并做好隔離，并在操作的斷路器和隔離刀閘的把手上掛檢修安全標(biāo)示牌。

2.2.3 停運(yùn)或退出檢修時(shí)

根據(jù)機(jī)組繼電保護(hù)裝置投運(yùn)規(guī)定，按照繼電保護(hù)檢修和試驗(yàn)工作要求，停運(yùn)或退出檢修發(fā)電機(jī)組涉及主變和電網(wǎng)出線的相關(guān)繼電保護(hù)，防止機(jī)組檢修期間引起保護(hù)誤動。

2.2.4 A級檢修期間

考慮到水輪發(fā)電機(jī)組A級檢修工作一般在冬季枯水期進(jìn)行，期間主機(jī)與各電氣配電柜、保護(hù)柜、勵磁功率柜、調(diào)節(jié)柜、設(shè)備控制柜等的檢修節(jié)點(diǎn)不一致，為防止以上柜體內(nèi)電子設(shè)備長期受到現(xiàn)場寒冷潮濕環(huán)境的影響和人員誤動而遭到損壞，應(yīng)將以上柜子的前、后柜門均鎖閉并掛牌設(shè)置圍欄，必要時(shí)投入柜內(nèi)溫濕度控制裝置或保留裝置儀器的電源來保暖。同時(shí)應(yīng)投運(yùn)廠房運(yùn)行通風(fēng)機(jī)，及時(shí)清除現(xiàn)場跑、冒、滴、漏的積水，以保證廠房環(huán)境干燥。檢修期間再根據(jù)具體機(jī)組電氣一、二次設(shè)備檢修計(jì)劃推進(jìn)和開工要求布置相應(yīng)安全措施。

2.2.5 監(jiān)測設(shè)備

在檢修工作開始前，應(yīng)將檢修機(jī)組不進(jìn)行修理或影響檢修工作的工業(yè)電視攝像裝置和在線監(jiān)測裝置停運(yùn)、拆除，并由專人保管以防損壞。待檢修工作全部結(jié)束后再恢復(fù)。

2.3 氣、水、油等輔助系統(tǒng)檢修

水電站氣、水、油等輔助系統(tǒng)大多采用公用母管分單元供給方式。在布置安全措施時(shí)，應(yīng)首先考慮將檢修機(jī)組從氣、水、油公用母管系統(tǒng)所引用的分支隔離閥門關(guān)閉嚴(yán)密，電動閥切電并加綁、掛檢修安全標(biāo)示牌；再對檢修機(jī)組側(cè)的氣、水、油分支管路系統(tǒng)排放泄壓。檢修機(jī)組單元專屬的技術(shù)供水泵、潛水泵、風(fēng)機(jī)、油泵、空壓機(jī)等設(shè)備可停運(yùn)，并切斷其動力電源和控制電源。

一般燈泡貫流式機(jī)組軸承潤滑油系統(tǒng)采用由低位潤滑油回油箱上的油泵向安裝在與機(jī)組軸線有一定高度差的高位油箱不斷補(bǔ)油，然后通過自流方式供給機(jī)組軸承潤滑的大循環(huán)方式；也可采用由安裝在潤滑油低位回油箱上的油泵直接供給軸承潤滑的小循環(huán)方式。另外，還配置和高位油箱同一高度的輪轂油箱，以提供漿葉轉(zhuǎn)軸間隙處密封用油。為此應(yīng)根據(jù)檢修需要，將高位油箱和輪轂油箱底部手動供油截閥嚴(yán)密關(guān)閉并加綁，或放空各油箱存油回收至儲油罐存放及進(jìn)行油凈化處理。此外，檢修人員在拆卸調(diào)速系統(tǒng)管路、接力器、受油器、軸承等部件前，應(yīng)考慮回收部件內(nèi)的存油，保證油品不被污染，并始終加強(qiáng)現(xiàn)場消防安全管理。

對檢修機(jī)組及其水、氣、油等輔助系統(tǒng)的設(shè)備本體進(jìn)行檢修前，應(yīng)考慮對液位計(jì)、溫度計(jì)、壓力表計(jì)、流量計(jì)等儀表變送顯示裝置及自動化控制元件進(jìn)行必要的安全防護(hù)，或拆下進(jìn)行專門保管(校驗(yàn))，以防損壞。待工作結(jié)束后再回裝。

2.4 運(yùn)行控制層和水機(jī)檢修廊道場地

炳靈水電站采用運(yùn)行控制層房頂溢流泄洪，每臺機(jī)組運(yùn)行控制層房頂布置泄洪表孔流道，在發(fā)電機(jī)吊裝孔和水機(jī)檢修廊道口部位用密封抗壓蓋板與泄洪表孔流道支撐隔離，檢修時(shí)應(yīng)將泄洪表孔閘門可靠嚴(yán)密關(guān)閉。在機(jī)組流道排空后，即可打開泄洪表孔流道上運(yùn)行控制層發(fā)電機(jī)吊裝孔抗壓蓋板和水輪機(jī)檢修廊道蓋板，以便于主廠房橋式起重機(jī)檢修起吊設(shè)備。在提起廠房層和運(yùn)行層蓋板前應(yīng)在發(fā)電機(jī)吊裝孔和水機(jī)檢修廊道口部位上、下層裝設(shè)符合GB 26860—2011規(guī)定的牢固臨時(shí)圍欄和護(hù)板，以防檢修期間人員跌落和物件滑落傷人。

為保證工作人員通行安全和運(yùn)行人員巡檢操作方便，應(yīng)在機(jī)組運(yùn)行控制層規(guī)劃出相鄰機(jī)組之間及與上下樓梯、電梯口的通行專用安全路線，并在水輪機(jī)檢修廊道有墜物危險(xiǎn)的檢修機(jī)組豎井段搭設(shè)防止高空落物傷人的通道頂棚。在通道內(nèi)不得堆放任何物品和雜物，不得架設(shè)阻礙通行的電線、電纜及管道支架等，保證通道暢通無阻。

此外，在機(jī)組檢修期間應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)人員安全思想和自我防護(hù)教育，進(jìn)入主廠房安裝間、運(yùn)行控制層、水輪機(jī)檢修廊道等生產(chǎn)現(xiàn)場必須正確佩戴安全帽，注意防止高處落物傷人和生產(chǎn)人員跌落井、坑、孔、洞的危險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

針對我國首家采用房頂溢流方案的水電站，介紹了炳靈水電站5臺機(jī)組近年來開展A級檢修工作執(zhí)行安全措施的情況，闡述了燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組檢修時(shí)應(yīng)執(zhí)行的具體安全技術(shù)措施。要求燈泡貫流式機(jī)組的檢修應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《電力安全工作規(guī)程》，并在實(shí)際應(yīng)用中將安全技術(shù)措施不斷完善。這不僅要從設(shè)備技術(shù)層面加強(qiáng)和完善各項(xiàng)安全技術(shù)措施，還要不斷加強(qiáng)人員安全思想教育，增強(qiáng)人員安全意識，落實(shí)人員安全責(zé)任，全面提高安全管理工作水平；只有這樣才能有效保證燈泡貫流式機(jī)組的檢修安全。

參考文獻(xiàn):

1 付朝霞.水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣故障試驗(yàn)查找[J].電力安全技術(shù)，2013，15(4)：50-52.

2 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 26860—2011電力安全工作規(guī)程發(fā) 電廠和變電站電氣部分[S].北京：中國電力出版社，2011.